前言
主要物理量符號錶
第一章緒論1
第一節風力發電機組理論與設計概述1
一、風力發電機組的能量轉換和傳輸1
二、風力發電機組基本理論2
三、主導機型的設計模式3
第二節風力發電機組設計工作規範5
一、設計依據5
二、設計內容5
三、設計原則7
四、設計步驟10
第三節風力發電機組的可靠性和安全性設計10
一、整機的可靠性10
二、零部件的可靠性11
三、勞動安全13
第四節風力發電機組設計軟件簡介14
一、結構分析與設計軟件14
二、性能分析與仿真軟件15
第二章能量轉換和傳輸理論17
第一節風能捕獲理論17
一、流體力學的基本方程17
二、風力機的穩態數學模型20
第二節能量傳遞理論27
一、彈性力學的基本方程27
二、傳動鏈數學模型29
第三節機電能量轉換理論32
一、發電機中的機電能量轉換關係32
二、感應電動勢和電磁轉矩35
三、基本方程式38
第三章風力發電機組設計要求41
第一節風力發電機組的外部條件41
一、風力發電機組等級41
二、風況42
三、其他環境條件47
四、電網條件48
第二節結構設計48
一、載荷49
二、設計工況和載荷狀態49
三、載荷計算53
四、最大極限狀態分析53
第三節海上風力發電機組外部條件57
一、海上風力發電機組外部條件的特點57
二、海上風力發電機組等級58
三、風況58
四、海洋狀況59
五、其他環境條件60
六、電網條件61
七、載荷計算61
第四章載荷62
第一節載荷概述62
一、載荷及其坐標係62
二、坐標係的轉換63
三、載荷分類65
四、載荷源65
第二節載荷分析70
一、疲勞載荷70
二、極限載荷75
三、載荷疊加78
第三節載荷的計算80
一、建立機組模型80
二、工況設定82
三、仿真計算82
四、後處理82
第五章總體設計84
第一節總體參數設計84
一、設計風速84
二、風輪轉速85
三、發電機額定轉速和轉速範圍87
四、重要幾何尺寸88
五、總質量、質心與轉動慣量89
六、年發電量90
第二節總體功能設計91
一、基於風力機實現的功率調節91
二、基於發電機實現的功率調節92
第三節總體布局設計93
一、總體布置原則93
二、風力發電機組的典型布局93
三、部件的集成化94
第四節模型試驗96
一、相似條件96
二、相似結果98
三、模型機試驗中的問題99
第五節設計成本模型100
第六章風輪103
第一節風輪設計概述103
第二節翼型介紹104
一、NACA翼型係列105
二、風輪葉片專用翼型係列106
三、翼型的選擇108
四、翼型的修正109
第三節葉片氣動設計111
一、圖解法111
二、簡化葉素-動量定理設計法113
三、葛勞渥方法114
四、維爾森方法117
第四節葉片的結構設計119
一、葉片的結構設計要求119
二、葉片的常用材料120
三、葉片的剖麵結構121
四、葉片的鋪層設計124
五、葉片的校核126
六、定槳距葉片葉柄結構設計129
第五節葉片優化設計130
一、設計變量130
二、目標函數130
三、約束條件131
四、尋優算法132
第六節輪轂133
一、輪轂的結構設計133
二、輪轂的載荷分析134
第七章風力發電機136
第一節風力發電機的基本工作原理及分類136
一、基本工作原理136
二、分類137
第二節發電機的設計基礎138
一、設計的技術要求138
二、主要尺寸140
三、電機繞組141
四、磁場與磁路145
五、參數計算148
六、發電機的性能151
第三節籠型感應發電機的設計154
一、風力發電中應用的籠型感應發電機154
二、籠型感應發電機的電磁設計158
第四節雙饋感應發電機的設計167
一、風力發電中應用的雙饋感應發電機167
二、電磁設計171
第五節永磁同步發電機的設計特點183
一、風力發電中應用的同步發電機183
二、電磁設計特點188
第六節計算機輔助電磁設計191
一、計算機輔助電磁設計源程序編製中
的幾個問題191
二、計算機輔助電磁設計源程序193
第八章主傳動鏈195
第一節主軸195
一、主軸支撐方式195
二、主軸材料196
三、主軸力學模型及設計載荷196
四、主軸強度分析197
第二節主軸承202
一、設計載荷202
二、額定壽命202
三、潤滑及密封203
第三節主齒輪箱204
一、基本傳動形式204
二、風電齒輪傳動設計標準207
三、載荷及齒輪承載能力207
四、齒輪傳動主要參數的選擇及設計實例210
五、主要部件的設計與選型221
六、傳動效率與噪聲225
七、齒輪箱的潤滑、冷卻和加熱226
第四節聯軸器228
一、剛性脹套式聯軸器228
二、膜片聯軸器230
第五節機艙231
一、底盤231
二、機艙罩233
第九章塔架與基礎234
第一節塔架的構造設計234
一、塔架的結構型式234
二、塔架的細部構造235
三、塔架的材料237
四、塔架的防腐238
五、塔架的製造工藝過程241
第二節錐筒式塔架的設計計算244
一、塔架的設計內容與要求244
二、塔筒設計245
三、塔筒屈麯穩定性分析253
四、法蘭的設計257
五、塔架的固有頻率計算263
六、塔架的計算實例265
七、塔架的有限元分析267
第三節基礎設計270
一、風力發電機組基礎的設計內容與要求271
二、基礎設計載荷272
三、擴展基礎設計274
四、海上風力發電機組的基礎282
第十章控製係統288
第一節控製係統概述288
一、控製係統的組成288
二、控製係統基本功能288
三、控製係統設計要求289
第二節製動係統289
一、風力發電機組關機過程的規劃289
二、風力發電機組關機過程的運動方程290
三、空氣動力製動的設計292
四、機械製動的設計292
第三節變槳距係統293
一、變槳距係統功能與構成293
二、變槳距係統驅動力矩計算295
三、變槳距軸承的設計與計算296
四、電動變槳距驅動機構設計298
五、電動變槳距位置控製299
六、後備電源設計303
七、液壓變槳距係統設計304
第四節偏航係統307
一、偏航係統的結構設計307
二、偏航設計載荷的確定308
三、偏航執行機構設計310
四、軸承齒輪副311
五、偏航製動312
六、偏航係統的控製314
第五節主控係統318
一、主控係統設計概述318
二、主控係統硬件結構設計318
三、主控係統信號采集及處理設計319
四、主控係統功能設計321
五、主控係統控製策略設計325
第六節安全係統327
一、安全係統設計原則327
二、安全係統控製功能設計328
三、軟件的安全保護設計328
四、安全鏈設計329
五、防雷功能設計330
第十一章狀態監測及故障診斷334
第一節常見故障及診斷方法334
一、常見故障334
二、狀態監測及故障診斷的方法335
第二節在綫監測及故障診斷係統設計343
一、在綫監測係統的功能343
二、在綫監測係統結構設計344
第三節在綫監測係統的工作過程及案例分析351
一、故障信息的分析與處理351
二、故障診斷規則352
三、故障診斷案例分析353
第十二章強度分析359
第一節強度分析概述359
一、強度分析的任務和對象359
二、強度分析的一般流程361
三、強度規範362
第二節靜強度分析363
一、靜強度分析方法363
二、實例：1.5MW機組輪轂靜強度分析364
第三節模態分析367
一、模態分析基礎理論367
二、模態分析方法368
三、實例：1.5MW機組塔筒模態分析369
第四節疲勞強度分析372
一、疲勞強度基礎理論372
二、疲勞強度分析方法375
三、實例：1.5MW機組底盤疲勞強度分析376
第五節屈麯穩定性分析378
一、屈麯穩定性分析方法378
二、實例：1.5MW機組屈麯穩定性分析379
附錄381
附錄A籠型感應發電機計算機輔助電磁設計源程序381
附錄B雙饋感應發電機計算機輔助電磁設計源程序387
參考文獻399
主要物理量符號錶
· · · · · · (收起)